生产实践中影响全尾砂固结排放产量的因素

宁忠超

（芜湖和成矿业发展有限公司，安徽 芜湖 241000）

尾矿属于选矿后的废弃物，在我国尾矿的排放量巨大。除极小部分尾矿被利用外，其余绝大部分存放于地表尾矿库中。使用地表尾矿库存放尾矿存在很多问题：①占用大量土地；②直接造成环境污染；③尾矿坝存在溃坝的安全隐患等。由于土地的日益紧张，适合建设尾矿库的地方越来越少。因此尾矿的妥善处理是迫切需要解决的重大技术难题[1]。利用矿山塌陷区排放尾砂是绿色开采技术的重要发展方向，这样既解决了尾砂尾矿库排放占用土地和环境破坏及安全隐患等问题，又使塌陷区得到治理，同时为土地复垦创造了条件。

西石门铁矿的采矿方法主要以崩落法为主，因采矿活动在地表相应的采区形成了三个开采塌陷区。西石门铁矿尾矿库为国家三等库，设计有效库容为1790万m3，设计坝标高440m，现尾矿库堆积标高已达434m，剩余库容为320万m3，已远远不能满足西石门铁矿生产需求，从2007年开始五矿邯邢矿业有限公司就塌陷区堆放尾矿问题与中国矿业大学（北京）进行过多次技术交流，并经过反复试验，研究，最终确定了全尾砂固结排放项目。西石门铁矿北区塌陷区有效容积100万m3，中区塌陷区有效容积500万m3，如选矿尾砂能够安全排入塌陷区内，则不仅可以有效缓解西石门铁矿尾矿库库容不足问题，还可以利用塌陷区排尾解决塌陷区占用土地和破坏环境及井下安全隐患为题，不仅塌陷区得到治理，同时为土地复垦创造了条件，其所创造的社会效益是巨大的。

1 全尾砂固结排放简介

尾砂的处理方式分为三类，分别为湿式排放、干式排放和固结排放。他们各自有自己的特点。

湿式排放：该方式不对尾砂进行浓缩脱水处理，直接将尾砂排入露天塌陷区。该方式工艺简单，投资和运行费用低，但排尾量较少，塌陷区的有效利用率低，并且坑底渗漏的可能性很大，从而可能影响井下生产，因此风险较大。

干式排放：该方式将尾砂矿浆浓缩脱水成80%左右的干状尾砂，然后通过皮带运输系统将尾砂排入露天塌陷区。该方式工艺相对较为简单，与湿式排放相比虽然投资和运行费用有所增加，但排尾量较大，塌陷区的有效利用绿高，坑底渗漏的可能性很小，因此比较安全。并且塌陷区排满后，方便地表的复垦处理[2]。

全尾砂固结排放：全尾砂固结是在干式排放的基础上，进一步加入少量的胶凝材料对尾砂进行固结，避免干状尾砂泥化和扬沙。该方式比干式排放效果更好，且更安全。但由于胶凝材料的使用，使得运营费用相对较高。

结合矿区的实际并经过综合考虑，尤其是考虑北区塌陷坑排尾的安全，选择干式全尾砂固结排放，将来在条件许可的情况下，可以逐步降低胶凝材料的用量，甚至达到干式排放，从而进一步降低排尾成本。

2 全尾砂固结排放工艺流程图

全尾砂固结排放工艺流程为由尾矿车间NT—45浓缩机给入HRC18m浓密机进行浓缩处理，浓密机溢流水返回NT—45浓缩机，浓密机底流尾砂浆给入搅拌桶的同时加入2%～3%的胶凝材料进行搅拌，搅拌均匀后给入GP64盘式真空过滤机进行滤水处理，最后高浓度的全尾砂固结排放产品经由皮带排入塌陷区[3]。

3 影响全尾砂固结排放产量的因素

经过近一年的跟踪观察我们发现在日常生产中，全尾砂固结排放产量不稳定，其具体表现为白天产量低，晚上产量高。我们综合《全尾砂固结排放理论及工艺研究报告》及《尾砂固结技术研究》与现场实际情况来对西石门铁矿全尾砂固结排放项目进行研究分析，认为全尾砂固结排放的产量以下两方面有关系：①尾砂浆的浓度及其+200目粒度含量有关系；②固结产品浓度高低有关系。因此我们选取了正常生产运行中某一天24小时全尾砂固结排放的产量、尾砂浆浓度、尾砂浆中+200目粒度含量以及固结产品浓度来追踪、分析。

图1 全尾砂固结排放工艺流程图

我们利用浓度壶法来称量过滤机给料矿浆的浓度，用套筛对尾砂进行+200目粒度含量进行测定，对固结排放产品浓度进行烘干测定。

3.1 全尾砂固结排放尾砂浆浓度与+200目粒度含量之间的关系

我们对全尾砂固结排放尾砂浆浓度与其所含+200目粒度含量之间进行分析，所得数据及图表如下。

表1 尾砂浆浓度与+200目粒度含量表

图2 尾砂浆浓度与+200目粒度含量间关系图

从数据表及图表中我们可以得出：

（1）全尾砂固结排放尾砂浆的浓度随着尾砂浆中+200目含量的降低而降低，随着尾砂浆中+200目含量的增大而增大。

（2）全尾砂固结排放尾砂浆浓度从早9:00开始降低，在9:00～14:30之间随着时间增长而降低。

（3）全尾砂固结排放尾砂浆的浓度从14:30分开始增加直到21：00点，然后尾砂浆浓度开始保持稳定。

综上所述：我们对全尾砂固结排放尾砂浆浓度与其+200目粒度含量之间的关系进行分析，因为选矿车间从7:00～11:00开始进行“避峰填谷”导致+200目粒度颗粒含量减少，这是导致全尾砂固结排放尾砂浆浓度降低的直接原因。虽然选矿车间避峰填谷的时间为4个小时，但对于全固结排放尾砂浆浓度的影响时间则能达到12个小时。

3.2 全尾砂固结排放产量与尾砂浆浓度之间的关系

全尾砂固结排放产量与尾砂浆浓度之间进行分析，数据及图表如下所示。

表2 尾砂浆浓度与+200目粒度表

通过数据表格及图表我们可以得出如下结论：

（1）全尾砂固结排放的产量随着尾砂浆浓度的增加而增加，随着浓度的降低而降低。

（2）全尾砂固结排放的产量从早上9点左右开始随着浓度的下降而开始急剧下降，直到晚上21点才开始正常。

（3）在10:00～20:00全尾砂固结排放的产量与尾砂浆浓度均相对较低。

3.3 全尾砂固结排放产量与固结产品浓度之间的关系

表3 全尾砂固结排放产量跟固结产品浓度表

图4 全尾砂固结排放产量与固结产品浓度之间关系图

全尾砂固结排放产量与固结产品浓度之间的关系进行分析，数据及图表如上所示。

通过数据及图表我们可以得出如下结论：

（1）全尾砂固结排放产量跟固结产品浓度成正比例关系，随着固结产品浓度的增高而增高，随着固结产品浓度的降低而降低；

（2）全尾砂固结排放产量跟固结产品浓度在0:00～9:00以及21:00～00之间均能达到较高水平，在此时间段全尾砂固结排放产量能达到66.2吨/时，固结产品浓度能达到79.4%；

（3）在9：00～21:00全尾砂固结排放的产量以及固结产品浓度均出现不同幅度的下降，在此时间段全尾砂固结排放的产量只有37.4吨/时，固结产品浓度仅有73.3%。

综上所述：在实际生产中，全尾砂固结排放的产量在一天当中是不稳定的尤其是在白天振幅较大，我们对其进行分析得出因白天选矿车间从7:00～11:00避峰填谷，导致了全尾砂固结排放尾砂浆+200含量的降低，从而导致了全尾砂固结排放尾砂浆浓度的降低，进而导致了全尾砂固结排放产量以及固结产品浓度的降低，虽然白天选矿车间避峰填谷4个小时，但其影响全尾砂固结排放的产量时间长达12个小时，在全尾砂固结排放尾砂浆浓度降低之前全尾砂固结排放每小时产量为66.2t/h，固结产品浓度最高达到79.4%，在尾砂浆浓度降低的过程中全尾砂固结排放每小时平均产量仅为37.4t/h，固结排放浓度降低至仅有73.3%，从这我们可以看出选矿车间避峰填谷对全尾砂固结排放的产量影响是巨大的。

4 结论

全尾砂固结排放作为全尾砂处理技术，其在处理全尾砂的同时还能够治理因采矿形成的塌陷区，其所产生的社会效益是巨大的，对于具体在实践生产中影响其产量及产品浓度的原因我们得出如下结论：

（1）在实际生产中全尾砂固结排放的产量跟全尾砂固结排放尾砂浆浓度的关系是成正比的，合适的全尾砂浓度为50%以上。

（2）全尾砂固结排放尾砂浆的+200目粒度含量将会直接影响全尾矿固结排放尾砂浆的浓度，从而间接影响全尾砂固结排放产量，适宜的粒度为：+200目含量为49%以上。

（3）选矿车间避峰填谷4个小时直接影响全尾砂固结排放产量较低长达12个小时并且使全尾砂固结排放的平均产量降低了28.8t/h，固结产品浓度降低了6.1%，相当于降低了全尾砂固结排放43.5%的产量。